周成虎地貌 周成虎:地貌学是地理国情调查的科学基础
摘要: “在新时期,地貌是测绘领域一种不可或缺的内容或者要素。从传统的地形测量到地貌测量,特别是地理国情里面的地貌分析处理,将为地理国情调查分析提供很好的科学基础。”2014年12月17日,中国科学院院士周成虎在“中国测绘地理信息学会2014年学术年会”上表示。
3sNews武汉独家报道 "在新时期,地貌是测绘领域一种不可或缺的内容或者要素。从传统的地形测量到地貌测量,特别是地理国情里面的地貌分析处理,将为地理国情调查分析提供很好的科学基础。"2014年12月17日,中国科学院院士周成虎在"中国测绘地理信息学会2014年学术年会"上表示。
周成虎称,必须把现在各种数据整合在一起,才有可能把结构特征、物质组成等其他要素组合起来。需要大家共同地去努力,才有可能把真的一比五万的地貌类型做出来。有了地貌类型以后再做地貌区划。
在新时期,地貌是测绘领域一种不可或缺的内容或者要素。从传统的地形测量到地貌测量,特别是地理国情里面的地貌分析处理,将为地理国情调查分析提供很好的科学基础。
以下是现场发言实录(未经本人核实)。
周成虎:地貌是一个非常老的学科,测绘也是一个比较老的学科,把两个老学科放在一起讲,肯定是讲不出什么新东西出来。在这个创新的时代,要想做出创新很难,所以我就尽可能地不让大家感到失望。
我想从三个方面讲,讲地形与地貌,地貌单元,还有地貌与地理国情调查。
其实这个非常难讲,每个人都知道,特别我学测绘的。要做地形图,测绘人和地理科学家其实对地貌的认知是不一样的。
我把为什么不一样的地方给大家做一个介绍。地理学家说地貌是我们地球表面的各种面貌,包括形态、成因、物的组成包括年龄等等。所以地理人讲地貌会讲五大要素,包括海拔高度、地表起伏等等。还有发育年龄,动力成因,有些地方由一些特殊物质组成,像中国的黄土地貌、喀什地貌在世界上都很有名。这就是我们讲地貌,实际上讲的是地球表层。这里面要研究形成过程,更要研究物质构成,所以地貌是由五大要素构成。
假如我们讲黄河三角洲,是由上游的沙沉淀,是外动力为主。它是从很古老的时候,在两千多年前形成的三角洲,是不同年代的。它的核心在于不同的年代的地貌形态组成是什么样的。为什么讲这个概念?比如黄河三角洲石油开发,海里开发成本很高,陆地开发成本就很低。我们怎么想办法把泥沙引到陆地上,地貌用起来也很有用处。
在我们国家,地貌特别多,所以我们国家有很多特殊的从地质学、地理学方面研究的成果。比如湖北的黄陵窟窿的演化,经历了地槽、准地台、陆缘活化三大构造演化阶段,作为地质来讲,有很多有意思的。在湖南岳阳旁边有一个大云山,很怪,没有人能够理解,我们只能根据地质演化,如果是演化成现在的形态就是外来的。
我们国家有很多花岗岩,形成了标准的盆地构造。所以地貌学是一个研究地球表面形态的发生、发展、结构和分布规律的科学,是一个很基础的科学。
地貌学在各个领域都有非常大的关系,比如环境地貌学研究环境的,城市地貌学研究城市的,还有旅游地貌学,还有地震地貌学等等。所以,地貌学是跟我们生产非常密切的一种学科,是一个基础性学科,也是一个应用性学科。地貌学不是一个形态的描述,而是一个学科体系。
但是搞测绘的人讲,我们会讲地形,不会搞地貌的概念。让测绘人理解地形,常常会讲地形是一个区域的地表形态和地位的总称,而且常常用地图来表示地貌。举两个例子,这是甘肃酒泉的山川的冰川地貌,搞测绘的人会把它画成明显的等高线来表达。通过等高线的起伏变化特征和走向,能够判断这个冰川怎么发展,冰川骨在什么地方。这是在上世纪六十年代欧洲的奥地利学派画的非常好的冰川地貌图,这是地形图里面非常有特征的。
第二我们讲风蚀地貌,在地形图上画就是一个穹隆的一个等线图。景观图拿出来就是一个一个的小包子。早期,中国地图学泰斗在上世纪五六十年代画了一幅全国的地形遥感图,这也是一种地貌的很好的表达方式。
当有三维技术以后,现在每一个同行都能够把这个图画出来。这个图能够体现出来呢?能够把地球表面的地形起伏表现特别好,能够把特殊的地形表现出来。
从这里看,地理学家的地貌和我们测绘学家的地貌是两种不一样的概念。有一个特殊的学科,叫地形学,现在都不学了。在古代有一个地形学,就是来研究分析这些的。地形学在上个世纪都是一个基础学科,而且做了很多的研究。
我们讲地貌是讲地球表面各个单元系统,要研究地貌单元本身,这地貌到底是个什么概念呢?大家看到这幅风蚀地貌,我们讲地貌是微观和宏观相结合的。地貌特征有多尺度性,比如研究河床特征,这是讲微观的地形地貌;当我们研究大的山脉的时候,它是一个宏观结构特征。
这两个之间就有一个问题,我们怎么能够在地貌里面进行尺度转换?这是最难的一点,也是地貌学和测绘能够组合在一起的一个最难点。也就是说,在不同尺度的或者比例尺地图上面怎么能够把地貌特征表现出来,这是一个难点。
我们可以看六个原则,地貌类型从东到西,比如我们到海里面,我们有海成、流水、干燥、冰缘、冰川等等,但是在图上面没法都表现出来。我们画地形的人会在下面画一个剖面图,这是传统的老的欧洲人画的。
但是,我们要去创新地形图的特征。地貌单元在不同的学科有差异,搞测绘常常讲的是高层分带,比如高山是3500米以上,把5000米以上叫极高山,这样一个特征是什么?我们会把一组山拦腰切断,喜马拉雅山一千米是低山带,因为在中国东部地区大部分的山不超过一千米。1000米到3500米是中山,3500到5000米是高山,5000米以上是极高山。
第二我们会讲地貌类型单元。这是一个沉积盆地等等,这是类型特征,它是把形态放在一起来研究。所以,不能够完全靠地形图本身得到,必须靠大量的地图资料组合起来。
有了类型以外,我们还会搞一些区划。为什么搞区划?区划是分区的,比方讲四川盆地是一个地貌单元,这个里面有多少种不同的地貌类型,所以说地貌类型单元和区划单元是一个单元的两个角度的认识。这里面举一个例子,这是准噶尔盆地,地貌区划在空间上是不能重复的,地貌类型在空间可以任意重复。
当我们的比例尺到了一定的程度以后,比如到了一比一万或者一比五万的比例尺,地貌类型单元和区划单元是不一样的。
再讲我们国家为什么要这么做?其实我们国家是世界上地貌类型最丰富的国家,为什么我们测绘这么困难?中国地貌五十年了,才把一比五万的干完,这也给我们地貌学家非常好的机会。
举个例子,比如河流地貌,沈玉昌是中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人,有《长江上游河谷地貌》《河流地貌学概论》等等。第二是黄土地貌,就是刘东生,他是黄土之父,建立了国际上公认的洛川坡头黄土标准刻面,黄土地貌有独特的特征。
我们国家的风沙地貌大家都知道,从内蒙、甘肃、陕西一直往西到了新疆。吴正先生是风沙地貌的开拓者,也是全球公认的。在这个里面在我们国家来讲,研究人类活动是怎么来影响沙漠对表皮的破坏性,表皮破坏以后,怎么引起沙漠的流动性的。
喀斯特地貌,这个名词是欧洲的,不是中国的,中国叫岩溶地貌,为了统一都叫喀斯特。在我们国家,徐霞客很早就描述了它的演化过程。
丹霞地貌是非常独特的,电影《侏罗纪公园》里面有讲到,曾昭漩是我国丹霞地貌研究的主要奠基人。1977年,第一次把丹霞地貌按地貌学术语来使用。还有李见贤,以前叫黄进,素有丹霞痴之名,1982年发表了《丹霞地貌坡面发育的一种基本方式》。这是中国论述丹霞地貌的第一篇论文。
中国还有三百万平方公里的海域,还有一万八千多公里长的海岸线。中国海洋与海岸地貌也是很独特的,我们常常会讲,中国的海岸带是自然地貌和人工地貌混合体形成的,王颖院士是最系统地研究这个的。
还有冰川地貌,这在中国分布非常广泛,但是中国研究不是最好的,欧洲的研究是国际公认的。但是我们国家对于冰川地貌的认识不太一致。李四光先生认为庐山是有冰川的,但有的人认为没有,但现在基本上认为是没有的。施雅风院士是中国现代冰川科学的奠基人,李吉均院士是研究中国冰川学的,还有崔之久老先生,是研究现代冰川的先驱者。
所以我们中国地貌丰富,有一批地貌学家,也就是说可以看到上世纪五十年代中国非常有名的地理学家,可以说70%都是地貌学家。这就是为什么说地貌还是很有名的。
尽管这样研究中国地貌,还有很多问题没有研究出来,还有很多工作需要大家做。比如全国地貌的研究,从上世纪五十年代开始就开始搞中国自然区划,花了五十年时间只研究了四百万地貌类型与区域。
七十到八十年代全国科技规划项目,地貌类型图制图规范15幅1:100万地貌图及草图,这非常难。从上世纪五十年代一直到八十年代,科学综合考察,新疆、青藏、内蒙、宁夏、黄土高原等综合考察,形成了一系列的考察报告,图书馆里面有大量的油印报。
在八十年代全国农业区划调查,做了全国1:50万份省农业地貌条件调查与制图。八十年代海岸带调查,把全国1:20万份省地貌图《中国海岸带地貌》,到最近为止,完成了全国1:100万包括海洋陆地地貌类型数据库。这是1959年出版的中国地貌类型图,这是最近2009年完成的全国1:100万的中国地貌。
我们国家这么多地貌学家花了这么长时间只完成到这里,而国际上的研究更加深入。我们有一个问题,就是大比例尺的地貌数据非常缺乏,而且难度巨大。大比例尺地貌所代表的方法,所代表的理论基础都非常深。
所以要跟大家交流一点,我们说地貌是我们地理国情调查的内容与基础,为什么这样讲?地貌在我们地理系统里面它既是组成部分,它还控制水分、热量等等因素,所以我们常常会把地貌因子看成是地理系统的构架。
我们说地貌会对我们生产有影响,刚才讲对全国农业的影响,对环境整治的影响等等,都必须要有地貌基础,没有地貌基础是做不上来的。所以地貌是非常重要的,我们说地貌因子是基础性地理国情信息,将为各行业部门规划编制以及生产实践提供基础数据。
我们把地理要素分为自然因素和人文因素。自然因素常常把六大因素,叫地貌、水文、气象、土壤、植被等六大因素,所以讲没有地貌就做不了。第二,我们要做地理国情分析同样也离不开地貌因子,要构建高精度的大比例尺地理国情地貌单元系统是地理国庆调查分析重要内容。
但是现在也存在一些问题,现有的地貌类型数据不能满足大比例尺地理国情监测的精度要求。有几个难度,一是命名问题,五万的命名和一万的命名是不一样的。测绘学界会把高原、盆地作为一种区划单元是不对的,本来讲,因为高原是一种组合体系。在我们区域里面,像四川盆地是区划单元,在这里面是一组区划单元组成的,所以一定要有命名体系。
第二,中国这么大,要想把这么多数据都搞出来,怎么去得到这些特征?这就需要我们研究一下,怎么能用地形图的方法,用以前的方法来做。我们国家地貌类型非常复杂,只能用不同的方法来解决不同的问题。
把地貌与已有的地形图匹配起来,我们想方设法从一比五万的地形图里面提取出来,我们可以以DEM数据生成的坡度、地势晕眩图等高线疏密程度等指标获得山麓线、沟谷线、坡折线为精确定位地貌类型的基准界限。
我们必须把现在各种数据整合在一起,才有可能把结构特征、物质组成等其他要素组合起来。这里边需要大家共同地去努力,才有可能把真的一比五万的地貌类型做出来。有了地貌类型以后再做区划。1:25万的地貌区划这是我们以前没有的,以前我们国家做到1:400万,只能到三级,到了三级体系里面还有很多。
怎么能够把准确的地貌区划线划出来,这是我们要努力完成的。从整个来讲,看有没有可能把全国大比例的区划类型做出来。接下来有没有可能研究基于地形地貌单元的地理国情统计方法研究,研究和发展地理国情要素与地形地貌单元统计叠加的方法。
在新时期,地貌是测绘领域一种不可或缺的内容或者要素。从传统的地形测量到了地貌测量,特别是地理国情里面的地貌分析处理,将为地理国情调查分析提供很好的科学基础。
我希望我们大家共同努力,能够把这个事做好。
